DE102016101486A1 - Parking lock arrangement - Google Patents
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Abstract
Parksperrenanordnung (10) für ein Kraftfahrzeuggetriebe (106), mit einem Sperrmechanismus (24) zum Festlegen einer Abtriebswelle (14) des Kraftfahrzeugs (106), wobei der Sperrmechanismus (24) zwischen einer Offenposition (O) und einer Sperrposition (S) bewegbar ist; und einer Betätigungseinrichtung (40) zum Betätigen des Sperrmechanismus (24), wobei die Betätigungseinrichtung (40) eine Hydraulikzylinderanordnung (42) und eine mechanische Kippstufe (70) aufweist, die zwischen die Hydraulikzylinderanordnung (42) und den Sperrmechanismus (24) geschaltet ist, wobei die Hydraulikzylinderanordnung (42) einen Zylinder (44) und einen in dem Zylinder (44) axial verschieblichen Kolben (46) aufweist, der mit der Kippstufe (70) gekoppelt ist. Dabei ist die Kippstufe (70) in dem Zylinder (44) angeordnet.A parking brake assembly (10) for a motor vehicle transmission (106), comprising a locking mechanism (24) for securing an output shaft (14) of the motor vehicle (106), wherein the locking mechanism (24) is movable between an open position (O) and a locked position (S) ; and actuator means (40) for actuating said lock mechanism (24), said actuator means (40) having a hydraulic cylinder assembly (42) and a mechanical flip-flop (70) connected between said hydraulic cylinder assembly (42) and said lock mechanism (24). wherein the hydraulic cylinder assembly (42) includes a cylinder (44) and a piston (46) axially displaceable in the cylinder (44) coupled to the flip-flop (70). In this case, the flip-flop (70) is arranged in the cylinder (44).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Parksperrenanordnung für ein Kraftfahrzeuggetriebe, mit einem Sperrmechanismus zum Festlegen einer Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs, wobei der Sperrmechanismus zwischen einer Offenposition und einer Sperrposition bewegbar ist, und mit einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen des Sperrmechanismus, wobei die Betätigungseinrichtung eine Hydraulikzylinderanordnung und eine mechanische Kippstufe aufweist, die zwischen die Hydraulikzylinderanordnung und den Sperrmechanismus geschaltet ist, wobei die Hydraulikzylinderanordnung einen Zylinder und einen in dem Zylinder axial verschieblichen Kolben aufweist, der mit der Kippstufe gekoppelt ist.The present invention relates to a parking lock assembly for a motor vehicle transmission, comprising a locking mechanism for fixing an output shaft of the motor vehicle, wherein the locking mechanism between an open position and a locking position is movable, and with an actuator for actuating the locking mechanism, wherein the actuating device comprises a hydraulic cylinder assembly and a mechanical flip-flop has, which is connected between the hydraulic cylinder assembly and the locking mechanism, wherein the hydraulic cylinder assembly comprises a cylinder and an axially displaceable in the cylinder piston which is coupled to the flip-flop.
Eine derartige Parksperrenanordnung ist bekannt aus dem Dokument
Ein Beispiel einer bistabilen Schaltmechanik, insbesondere in Verbindung mit einem Kugelschreiber, ist aus dem Dokument
Andere Mechanismen zum Verriegeln eines Sperrmechanismus in einer bestimmten Position beinhalten Stößel, die mittels eines Magnetaktuators betätigt werden. Derartige Stößel können klemmen, so dass in diesem Fall in der Regel eine zusätzliche Sensierung der Stößelposition benötigt wird.Other mechanisms for locking a locking mechanism in a particular position include plungers actuated by a solenoid actuator. Such plungers can jam, so that in this case usually an additional sensing of the plunger position is needed.
Vor diesem Hintergrund ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Parksperrenanordnung anzugeben, die insbesondere robust ist und/oder kompakt baut.Against this background, an object of the invention to provide an improved parking brake assembly, which is particularly robust and / or compact builds.
Die obige Aufgabe wird bei der eingangs genannten Parksperrenanordnung dadurch gelöst, dass die Kippstufe in dem Zylinder der Hydraulikzylinderanordnung angeordnet ist.The above object is achieved with the parking brake arrangement mentioned above in that the flip-flop is arranged in the cylinder of the hydraulic cylinder assembly.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, dass die Betätigungseinrichtung kompakt bauen kann. Zudem sind die mechanischen Komponenten der Kippstufe, die insbesondere als bistabile Kippstufe ausgebildet ist, gegenüber der Umgebung leichter zu schützen. Verschmutzungen können hierdurch vermieden werdenThe inventive measure is achieved that the actuator can build compact. In addition, the mechanical components of the flip-flop, which is designed in particular as a bistable flip-flop, easier to protect against the environment. Dirt can be avoided
Es ist in der Regel nur ein „Gehäuse” in Form des Zylinders der Hydraulikzylinderanordnung notwendig, um die Betätigungseinrichtung (
Die Hydraulikzylinderanordnung ist vorzugsweise eine einfach wirkende Hydraulikzylinderanordnung.The hydraulic cylinder assembly is preferably a single-acting hydraulic cylinder assembly.
Der Sperrmechanismus beinhaltet vorzugsweise ein Parksperrenrad und eine Parksperrenklinke. In der Offenposition gibt die Parksperrenklinke das Parksperrenrad frei, das vorzugsweise starr bzw. drehfest mit der Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist. Die Abtriebswelle des Kraftfahrzeugs kann eine Getriebeausgangswelle sein, kann jedoch auch eine Welle eines Differentials einer angetriebenen Achse des Kraftfahrzeugs sein.The locking mechanism preferably includes a parking lock gear and a parking pawl. In the open position, the parking pawl releases the parking lock wheel, which is preferably rigidly or non-rotatably coupled to the output shaft of the motor vehicle. The output shaft of the motor vehicle may be a transmission output shaft, but may also be a shaft of a differential of a driven axle of the motor vehicle.
In der Sperrposition greift die Parksperrenklinke, die vorzugsweise um eine zu der Abtriebswelle parallel verlaufende Achse verschwenkbar ist, mit einem Sperrzahn in eine Zahnlücke einer Außenverzahnung des Parksperrenrades, so dass eine Verdrehung der Abtriebswelle unmöglich ist, wodurch das Kraftfahrzeug immobilisiert wird.In the locked position, the parking pawl, which is preferably pivotable about an axis parallel to the output shaft, engages with a ratchet tooth in a tooth gap of an outer toothing of the parking lock gear, so that rotation of the output shaft is impossible, whereby the motor vehicle is immobilized.
Die Kippstufe wird auch als Schaltmechanik bezeichnet, insbesondere als bistabile Schaltmechanik.The flip-flop is also referred to as a switching mechanism, in particular as a bistable switching mechanism.
Durch die Kombination der Betätigungseinrichtung mit einer bistabilen Kippstufe, die nach der Art einer Schaltmechanik eines Kugelschreibers realisiert werden kann, kann der Sperrmechanismus die jeweils erreichte Position ohne weitere Regelungseinrichtungen der dergleichen halten. Die Betätigungseinrichtung erfüllt folglich die FuSi-Anforderungen (Funktionssicherheitsanforderungen) betreffend die „normally-stay-Funktion”.By combining the actuator with a bistable flip-flop, which can be realized in the manner of a switching mechanism of a ballpoint pen, the locking mechanism can hold the position reached without further control devices of the like. The actuator thus meets the FuSi requirements (functional safety requirements) regarding the "normally-stay function".
Da keine Verriegelung mit einem magnetisch betätigbaren Stößel notwendig ist, kann ein Magnetaktuator eingespart werden, was zu einem geringeren Gewicht und zu geringeren Kosten führen kann.Since no lock with a magnetically actuable plunger is necessary, a Magnetaktuator can be saved, which can lead to a lower weight and lower costs.
Ein Verklemmen einer solchen Magnetstößellösung kann ebenfalls verhindert werden. Mit anderen Worten können komplexe bzw. fehleranfällige Haltemechanismen eingespart werden.Jamming of such a Magnetstößellösung can also be prevented. In other words, complex or error-prone holding mechanisms can be saved.
Folglich ist auch keine Diagnose einer Stößelposition erforderlich. Hierdurch wird ein Ausgang eines Getriebesteuergerätes eingespart, so dass dieser Ausgang für andere Funktionen verwendbar ist. Alternativ kann das Getriebesteuergerät einfacher realisiert werden.Consequently, no diagnosis of a plunger position is required. As a result, an output of a transmission control unit is saved, so that this output can be used for other functions. Alternatively, the transmission control unit can be realized more easily.
Eine Anwendung ist in sämtlichen Getrieben mit hydraulischer Aktuierung des Sperrmechanismus einer Parksperrenanordnung möglich. An application is possible in all transmissions with hydraulic actuation of the locking mechanism of a parking lock arrangement.
Energie zur Betätigung des Sperrmechanismus wird nur für einen Wechsel zwischen Offenposition und Sperrposition und umgekehrt benötigt. Während sich der Sperrmechanismus in einer dieser Positionen befindet, ist eine Energiezufuhr nicht erforderlich. Folglich kann der Sperrmechanismus ohne hydraulischen Druck in der Offenposition gehalten werden.Energy to operate the locking mechanism is required only for a change between the open position and the locked position and vice versa. While the locking mechanism is in one of these positions, power is not required. Consequently, the lock mechanism can be held in the open position without hydraulic pressure.
Insgesamt ergibt sich eine robuste Parksperrenanordnung, die vorzugsweise einen geringen Bauraum, ein geringes Gewicht und/oder eine geringe Fehleranfälligkeit hat.Overall, results in a robust parking brake assembly, which preferably has a small space, a low weight and / or low susceptibility to errors.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Kolben eine erste axiale Seite, die einem mit Hydraulikfluid befüllbaren Fluidraum des Zylinders zugewandt ist, und eine zweite axiale Seite auf, die einem Kippstufenraum des Zylinders zugewandt ist.According to a particularly preferred embodiment, the piston has a first axial side, which faces a fluid space of the cylinder which can be filled with hydraulic fluid, and a second axial side, which faces a tilting step space of the cylinder.
Die Kippstufe ist in dem Kippstufenraum des Zylinders angeordnet.The flip-flop is arranged in the tilting step space of the cylinder.
Der Zylinder kann vorzugsweise einen Zylinderhülsenabschnitt mit über die axiale Länge durchgehend identischem Innendurchmesser besitzen. Der Fluidraum des Zylinders und der Kippstufenraum des Zylinders können daher vorzugsweise jeweils einen identischen Durchmesser haben.The cylinder may preferably have a cylindrical sleeve portion with an identical inside diameter over the axial length. The fluid space of the cylinder and the tilting step space of the cylinder can therefore preferably each have an identical diameter.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist an der zweiten axialen Seite des Kolbens eine Mehrzahl von Kolbenzähnen der Kippstufe festgelegt, die mit Druckzähnen eines Druckstückes der Kippstufe in Eingriff stehen.According to a particularly preferred embodiment, a plurality of piston teeth of the flip-flop are fixed to the second axial side of the piston, which are in engagement with pressure teeth of a pressure piece of the flip-flop.
Die Kolbenzähne und/oder die Druckzähne sind vorzugsweise in Umfangsrichtung schräg verzahnt, also im Wesentlichen sägezahnartig. Folglich wird bei einer Ausübung von Axialkraft mittels des Kolbens auf die Druckzähne auch eine Kraft in Umfangsrichtung auf das Druckstück übertragen.The piston teeth and / or the pressure teeth are preferably helically toothed in the circumferential direction, that is to say substantially sawtooth-like. Consequently, upon application of axial force by means of the piston to the pressure teeth, a force in the circumferential direction is also transmitted to the pressure piece.
Die Kolbenzähne sind vorzugsweise nach der Art eines Zahnkranzes an einem freien Ende eines Hülsenabschnittes ausgebildet, der sich von dem Kolben in Richtung hin zu dem Kippstufenraum erstreckt.The piston teeth are preferably formed in the manner of a sprocket at a free end of a sleeve portion which extends from the piston toward the Kippstufenraum.
Das Druckstück ist vorzugsweise innerhalb des Zylinders verdrehbar, und zwar um eine Achse, die parallel verläuft zu einer Längsachse, die die Bewegungsachse des Kolbens darstellt.The pressure piece is preferably rotatable within the cylinder, about an axis which is parallel to a longitudinal axis which represents the axis of movement of the piston.
Eine Betätigungsstange des Druckstückes erstreckt sich vorzugsweise aus dem Zylinder heraus, vorzugsweise über einen Deckel hiervon, der ein axiales Ende des Zylinders abdeckt. Die Druckstückstange ist vorzugsweise gegenüber jenem Abschnitt des Druckstückes, an dem die Druckzähne ausgebildet sind, drehentkoppelt.An actuating rod of the pressure piece preferably extends out of the cylinder, preferably via a lid thereof, which covers an axial end of the cylinder. The thrust rod is preferably rotationally coupled relative to that portion of the thrust piece on which the pressure teeth are formed.
Ferner ist es bevorzugt, wenn das Druckstück mit einem Druckglied des Sperrmechanismus gekoppelt ist. Die Kopplung mit dem Druckglied des Sperrmechanismus erfolgt vorzugsweise in Form der Druckstückstange, die sich aus dem Zylinder heraus erstreckt.Furthermore, it is preferred if the pressure piece is coupled to a pressure member of the locking mechanism. The coupling with the pressure member of the locking mechanism is preferably in the form of the pressure piece rod extending out of the cylinder.
Die Kopplung zwischen Druckstück und Sperrmechanismus ist vorzugsweise eine Zwangskopplung.The coupling between the pressure piece and the locking mechanism is preferably a positive coupling.
In einer Variante kann das Druckglied des Sperrmechanismus über eine Einrückfeder mit einem Keilelement verbunden sein. Das Keilelement kann in diesem Fall beispielsweise zwischen einer Parksperrenklinke des Sperrmechanismus und einem Gehäuse der Parksperrenanordnung bzw. des Getriebes wirken. Das Druckglied kann jedoch auch als Translations-Rotationswandler ausgebildet sein, mittels dessen ein Drucknocken verdreht wird, der auf die Parksperrenklinke wirkt.In a variant, the pressure member of the locking mechanism can be connected via a clutch spring with a wedge element. In this case, the wedge element can act, for example, between a parking pawl of the locking mechanism and a housing of the parking lock arrangement or of the transmission. However, the pressure member can also be designed as a translation-rotation converter, by means of which a pressure cam is rotated, which acts on the parking pawl.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn das Druckstück mit einer Matrize in Eingriff steht, derart, dass das Druckstück innerhalb des Zylinders eine erste Axialposition oder eine zweite Axialposition einnehmen kann.Furthermore, it is altogether advantageous if the pressure piece is in engagement with a die, such that the pressure piece can assume a first axial position or a second axial position within the cylinder.
Die Matrize ist vorzugsweise fest mit einem Gehäuse der Parksperrenanordnung verbunden und folglich fest in Bezug auf den Zylinder verbunden. Die Matrize dient vorzugsweise auch zur Axialführung der Kolbenzähne des Kolbens.The die is preferably fixedly connected to a housing of the parking lock assembly and thus firmly connected with respect to the cylinder. The die is also preferably used for axial guidance of the piston teeth of the piston.
Von besonderem Vorzug ist es hierbei, wenn die Matrize an einem Innenumfang des Zylinders festgelegt ist.It is particularly advantageous in this case if the die is fixed to an inner circumference of the cylinder.
Die Matrize kann dabei vorzugweise einstückig mit einem Abschnitt des Zylinders festgelegt sein, insbesondere mit einem Rohrabschnitt hiervon. Innerhalb des Rohrabschnittes ist dabei vorzugsweise der Kippstufenraum ausgebildet.The die may preferably be fixed in one piece with a portion of the cylinder, in particular with a pipe section thereof. Within the pipe section, the tilting step space is preferably formed.
Der Rohrabschnitt kann an einem axialen Ende einen Deckel aufweisen, der von einer Druckstückstange durchsetzt ist und kann an einem anderen axialen Ende einen Deckel aufweisen, der den Fluidraum abdichtet bzw. den Fluidraum bilden kann.The tube section may have at one axial end a lid which is penetrated by a pressure piece rod and may have at another axial end a lid which seals the fluid space or can form the fluid space.
Die Matrize kann insbesondere einstückig mit diesem Rohrabschnitt ausgebildet sein.The die may in particular be formed integrally with this pipe section.
Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn in dem Zylinder eine Kolbenandruckfeder angeordnet ist. Overall, it is also advantageous if a Kolbenandruckfeder is arranged in the cylinder.
Die Kolbenandruckfeder kann beispielsweise als Druckfeder ausgebildet sein und innerhalb des Fluidraumes des Zylinders angeordnet sein, um den Kolben in eine definierte Position zu drücken.The Kolbenandruckfeder may be formed for example as a compression spring and disposed within the fluid space of the cylinder to press the piston in a defined position.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist in dem Zylinder eine Kippstufen-Andruckfeder angeordnet, die auf die Kippstufe wirkt.According to a further overall preferred embodiment, a flip-flop pressure spring is arranged in the cylinder, which acts on the flip-flop.
Die Kippstufen-Andruckfeder wirkt insbesondere auf das Druckstück und drückt dieses in eine von zwei Matrizensitzen einer Matrize, die unterschiedliche Axialpositionen definieren, entsprechend der Offenposition und der Sperrposition des Sperrmechanismus.In particular, the rocker step pressure spring acts on and pushes the pad into one of two die seats of a die defining different axial positions corresponding to the open position and the lock position of the lock mechanism.
Die Kippstufen-Andruckfeder und die Kolbenrückholfeder wirken vorzugsweise in die gleiche axiale Richtung. Die Kolbenrückholfeder und die Kippstufen-Andruckfeder können jedoch auch in entgegengesetzte Richtungen wirken. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die Kippstufen-Andruckfeder eine größere Federkonstante hat und folglich das Druckstück sicher in einen von zwei Matrizensitzen einer Matrize der Kippstufe drücken kann.The tilting step pressure spring and the piston return spring preferably act in the same axial direction. However, the piston return spring and the tilt stage pressure spring may also act in opposite directions. In this case, it is preferred if the rocker step pressure spring has a larger spring constant and consequently can press the pressure piece safely into one of two die seats of a die of the tilt stage.
Bei der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung erfolgen Betätigungen nach der Art von Impulsen, so dass mit jedem Betätigungspuls eine Änderung der Position des Sperrmechanismus von der Offenposition in die Sperrposition und von da aus wiederum in die Offenposition usw. erfolgt. Jede impulsartige Betätigung führt folglich zu einer Änderung der Position des Sperrmechanismus zwischen genau zwei Positionen, so dass der Sperrmechanismus bistabil realisiert wird.In the parking lock assembly according to the invention actuations take place in the manner of pulses, so that with each actuation pulse, a change in the position of the locking mechanism from the open position to the locked position and from there again in the open position, etc. takes place. Each pulse-like operation thus results in a change in the position of the locking mechanism between exactly two positions, so that the locking mechanism is realized bistable.
Eine Betätigung erfolgt vorzugsweise, indem ein Kolben der Betätigungseinrichtung in axialer Richtung gegen ein Druckstück verschoben wird. Der Kolben und das Druckstück sind vorzugsweise in einer Matrize geführt und können axial darin verschoben werden. Eine axiale Endposition eines Druckgliedes des Sperrmechanismus wird vorzugsweise ebenfalls über die Matrize bestimmt, die insbesondere einen ersten und einen zweiten Matrizensitz definiert, wobei der eine Matrizensitz der Offenposition entspricht und wobei der andere Matrizensitz der Sperrposition entspricht.An actuation is preferably carried out by a piston of the actuator is moved in the axial direction against a pressure piece. The piston and the pressure piece are preferably guided in a die and can be moved axially therein. An axial end position of a pressure member of the locking mechanism is preferably also determined by the die, which in particular defines a first and a second die seat, wherein one die seat corresponds to the open position and wherein the other die seat corresponds to the locking position.
Die Verzahnungen von Kolben und Druckstück sind vorzugsweise in Umfangsrichtung schräg ausgebildet, so dass auch eine Kraft in Umfangsrichtung erzeugt wird, wenn der Kolben auf das Druckstück wirkt. Diese Kraft verdreht das Druckstück, derart, dass es von einem Matrizensitz in den nächsten Matrizensitz versetzt wird. Die Matrizensitze wechseln sich über den Umfang gesehen ab.The teeth of the piston and pressure piece are preferably formed obliquely in the circumferential direction, so that a force is generated in the circumferential direction when the piston acts on the pressure piece. This force twists the pressure piece so that it is moved from one die seat to the next die seat. The mattress seats alternate over the circumference.
Der Kolben verfügt vorzugsweise über acht Zähne. Das Druckstück verfügt vorzugsweise über vier Zähne. Mit anderen Worten ist die Anzahl der Druckzähne vorzugsweise halb so groß wie jene der Kolbenzähne.The piston preferably has eight teeth. The pressure piece preferably has four teeth. In other words, the number of pressure teeth is preferably half as large as that of the piston teeth.
Die Matrize verfügt vorzugsweise über acht Führungsnuten. Die Anzahl der Führungsnuten ist vorzugsweise gleich der Anzahl der Kolbenzähne. Die Anzahl der Führungsnuten ist ferner vorzugsweise doppelt so groß wie die Anzahl der Druckzähne.The die preferably has eight guide grooves. The number of guide grooves is preferably equal to the number of piston teeth. The number of guide grooves is also preferably twice as large as the number of pressure teeth.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
In
Die Parksperrenanordnung
Die Parksperrenklinke
Die Parksperrenklinke
Das Keilelement
Das Druckglied
Eine Betätigungseinrichtung
Die Ventilanordnung
Innerhalb des Zylinders
Die Kippstufe
Ferner beinhaltet die Kippstufe
Die Kippstufe
Die Kolbenzähne
Innerhalb des Fluidraumes
Innerhalb der Getriebeanordnung
In
Zum Ändern der Position der Parksperre wird jeweils impulsartig ein Druck ausgeübt, der zwischen einem Minimaldruck 0 und einem Maximaldruck 1 einstellbar ist. Zur Erzielung einer Änderung der Position der Parksperre wird ein kurzer Druckimpuls erzeugt, bei dem der Kolben kurzzeitig bewegt wird, derart, dass dessen Kolbenzähne
Für jede Änderung der Position der Parksperre wird folglich ein kurzer Druckimpuls ausgeübt. Dieser entspricht einem kurzen Ventilstromimpuls. Denn hierdurch wird die Ventilanordnung
In
In den nachfolgenden
In den diversen Figuren ist jeweils ein Zylinder
Wie es beispielsweise in
Wie es in
Wie es insbesondere in
Die Kippstufenandruckfeder
Die Matrizensitze
Die Matrize
Bei den obigen Ausführungsformen ist eine Kolbenandruckfeder
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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